一种组合式橡胶金属关节轴承及方法与流程

本发明涉及一种金属关节轴承，具体涉及一种能提高径向承载能力和减振降噪性能的金属关节轴承。

背景技术：

客运专线、重载货运、城市轨道运输在中国最近几年发展迅速。转向架是轨道车辆的重要组成部分，轨道车辆中的橡胶关节及橡胶减振元件，具有良好的减振特性，缓和车辆和线路之间的各种相互作用，减小振动和冲击，提高车辆运行的平稳性、安全性和可靠性。目前的橡胶关节和金属关节有以下局限性：

1)目前的橡胶关节由橡胶层和金属内外套硫化而成，因橡胶层的因素关节在径向具有一定的承载和减振降噪能力，但却限制了关节的偏转能力；

2)目前的金属关节由衬套及转动体组成，因转动体的因素，金属关节具有较大的偏转能力，但该偏转没有任何阻尼能力，

3)目前金属关节全部由金属组成，所以在径向方向缺少减振的能力。

4）目前金属关节缺少相应的防尘密封结构，在恶劣环境中金属关节很容易被尘土污垢污染影响使用效果及其寿命。

随着日益进步的科学技术以及轨道车辆的特殊需要，特定的机构、位置上的关节类产品不仅在径向要求具有较大的承载能力和减振降噪的能力，而且还要求具有较大的偏转能力的同时在偏转方向有一定的阻尼效果，以及相应的防尘密封作用，而现有的橡胶关节及金属关节因结构的限制难以同时满足这种特殊的要求。

通过国内检索发现以下专利与本发明有相似之处：

申请号为200910111566.0，名称为“一种自润滑向心关节轴承及其制造方法”的发明，此发明涉及一种轴承，特别是指一种卡车v型推力杆直球座用自润滑向心关节轴承及其制造方法，包括一内圈和一外圈，内圈外球面与外圈内球面相互配合转动，还包括一自润滑材料衬垫，该自润滑材料衬垫紧贴于该外圈内球面上，自润滑材料衬垫内球面和内圈外球面相互配合转动；该内圈为实心球体，其两端向外延伸有两伸出杆，并在该两伸出杆上设有安装孔；该外圈为一体式结构。此发明采用外圈挤压装配入内圈的装配方法，且外圈内球面衬有一层自润滑材料衬垫，自润滑材料衬垫与外圈内球面贴合牢固，形成钢与自润滑材料摩擦副，工作中减少轴承的磨损，使轴承具有免维护功能。

申请号为201220450999.6，名称为“一种具有自密封性能的橡胶关节轴承”的实用新型，此实用新型涉及一种具有自密封性能的橡胶关节轴承，属于汽车零部件领域。非金属关节轴承外环与橡胶粘接，金属球销颈部与橡胶滑动连接，金属球销与金属球销颈部固定连接，挡片与橡胶固定连接。此实用新型的优点在于：结构新颖，使关节轴承的非金属关节轴承外环与橡胶牢牢粘接，而金属球销颈部则与橡胶产生相对转动或滑动，因橡胶的冷却收缩，使外部的灰尘无法进入关节轴承。

虽然以上专利都是金属关节轴承的专利，但在对偏转角度的限制和缓冲方面，与本发有较大差异。具体为：申请号为200910111566.0的发明中，外圈20会限制金属关节轴承的偏转角度；而橡胶体40是嵌在金属端盖50中的，由于有金属端盖50的阻挡，橡胶体40难以实现缓冲。申请号为201220450999.6的实用新型中，挡片5既会限制金属关节轴承的偏转角度，又会限制橡胶1的缓冲，而在其说明书中提到：橡胶的作用主要是使外部的灰尘无法进入关节轴承。且以上专利中都没有缓冲芯轴偏转的橡胶挡圈，不能在芯轴大角度偏转时进行减振和降噪。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：针对目前的关节轴承难以同时实现偏转缓冲和大承载能力，难以满足快速发展的轨道车辆的需要，而提出一种有偏转缓冲和大承载能力，且能提高减振降噪能力的金属关节轴承。

针以上述问题，本发明提出的技术方案是：一种组合式橡胶金属关节轴承，金属关节轴承包括关节内圈和关节外圈，芯轴嵌在关节内圈中，关节外圈上套有橡胶衬套，关节外圈与橡胶衬套的内套相顶；在芯轴与内套之间嵌套有橡胶挡圈，橡胶挡圈的内挡圈与芯轴相顶，橡胶挡圈的外挡圈与橡胶衬套的内套相顶。

进一步地，橡胶衬套为空心的环状体，芯轴、关节内圈和关节外圈嵌在橡胶衬套中；橡胶挡圈为空心的环状体，橡胶挡圈嵌在芯轴与内套之间，橡胶挡圈的一侧与关节内圈和关节外圈贴紧。

进一步地，橡胶衬套包括内套、衬套橡胶层和外套，衬套橡胶层的一端与内套固定连接，衬套橡胶层的另一端与外套固定连接，衬套橡胶层的厚度为5mm-10mm。

进一步地，内套、衬套橡胶层和外套硫化成一个整体，衬套橡胶层的两侧设有向内凹陷的圆弧边。

进一步地，橡胶挡圈包括内挡圈、挡圈橡胶层和外挡圈，挡圈橡胶层的一端与内挡圈固定连接，挡圈橡胶层的另一端与外挡圈固定连接,挡圈橡胶层的厚度为6mm-12mm。

进一步地，内挡圈、挡圈橡胶层和外挡圈硫化成一个整体，挡圈橡胶层的两侧设有向内凹陷的圆弧边。

进一步地，橡胶挡圈的外侧设有卡簧，橡胶衬套的内套中开有槽口，卡簧嵌在所述槽口中。

一种增加金属关节轴承载能力的方法，在关节外圈上套橡胶衬套，在橡胶衬套的内套和外套之间设衬套橡胶层，内套、衬套橡胶层和外套套在关节外圈上能增加金属关节轴的径向承载能力。

一种缓冲金属关节轴承偏转振动的方法，橡胶挡圈嵌在芯轴和橡胶衬套之间，橡胶挡圈能在芯轴偏转时产生阻尼力来阻止芯轴的偏转，且增大芯轴偏转的角度会使阻尼力增大。

一种组合式橡胶金属关节轴承的制作方法，包括以下步骤：

a．将内套、衬套橡胶层和外套一起硫化成橡胶衬套；

b．将内挡圈、挡圈橡胶层和外挡圈一起硫化成橡胶挡圈；

c．将芯轴、关节内圈和关节外圈一起压入橡胶衬套中；

d．将橡胶挡圈通过预压缩压入芯轴和橡胶衬套之间；

e．将卡簧嵌在内套的槽口中。

本发明的优点是：

1.在关节外圈上套有套橡胶衬套，套橡胶衬套能增加金属关节轴承的径向承载能力和径向的缓冲性能。

2.橡胶挡圈嵌在芯轴和橡胶衬套之间，橡胶挡圈能在芯轴偏转时产生阻尼力来阻止芯轴的偏转，从而能大幅度减小芯轴偏转时的振动和噪声。

3.在橡胶挡圈的外侧设有卡簧，卡簧嵌在内套的槽口中能防止橡胶挡圈窜出。

附图说明

图1为本发明的剖视结构示意图；

图2为橡胶衬套的剖视结构示意图；

图3为橡胶挡圈的剖视结构示意图；

图中：1芯轴、2橡胶挡圈、21内挡圈、22挡圈橡胶层、23外挡圈、31关节内圈、32关节外圈、4橡胶衬套、41内套、42衬套橡胶层、43外套、5卡簧。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明做一步的描述：

实施例一

如图1所示，芯轴1嵌在关节内圈31中，关节内圈31的外围套有关节外圈32。本实施例中的金属关节轴承在原有的结构上，增加了套橡胶衬套4来提高径向承载能力和径向的缓冲性能；在套橡胶衬套4和芯轴1之间增加了橡胶挡圈2来减小芯轴1偏转时的振动和噪声，且在橡胶挡圈2的外侧设有卡簧5来防止橡胶挡圈2窜出。

如图2所示，橡胶衬套4由内套41、衬套橡胶层42和外套43硫化成一个整体，衬套橡胶层42为弹性部件。为防止衬套橡胶层42受到挤压时应力集中，衬套橡胶层42的两侧为向内凹陷的圆弧边。虽然衬套橡胶层42的厚度越大，承压能力和缓冲效果都会更好，但受到金属关节轴承周边部件的影响及生产成本因素的考虑，本实施例中的衬套橡胶层42的厚度优选为5mm-10mm。

如图3所示，橡胶挡圈2由内挡圈21、挡圈橡胶层22和外挡圈23硫化成一个整体，挡圈橡胶层22为弹性部件。与衬套橡胶层42的结构类似，为防止挡圈橡胶层22受到挤压时应力集中，挡橡胶层的两侧为向内凹陷的圆弧边，挡圈橡胶层22的厚度优选为6mm-12mm。

如图1-图3所示，橡胶衬套4和橡胶挡圈2都是空心的环状体，橡胶挡圈2套在芯轴1上，橡胶衬套4则套在关节内圈31和橡胶挡圈2上。在组装金属关节轴承时，是先将芯轴1、关节内圈31和关节外圈32一起压入橡胶衬套4中，使得橡胶衬套4对关节外圈32保持一定的挤压，而将关节外圈32较稳固的嵌在橡胶衬套4中。

而橡胶挡圈2则通过预压缩安装在芯轴1与橡胶衬套4的内套41之间，且关节内圈31的两侧各安装有一个橡胶挡圈2，两侧的橡胶挡圈2向中间靠拢，使得每个橡胶挡圈2的内侧都与关节内圈31和关节外圈32贴紧。在橡胶挡圈2的外侧还设有卡簧5，橡胶衬套4的内套41中开有槽口，卡簧5嵌在所述槽口中，能防止橡胶挡圈2向外侧窜出。

橡胶衬套4套在关节外圈32上，能增加金属关节轴承的径向承载能力和径向的缓冲性能。橡胶挡圈2嵌在芯轴1和橡胶衬套4之间，能在芯轴1偏转时产生阻尼力来阻止芯轴1的偏转，从而能大幅度减小芯轴1偏转时的振动和噪声。且橡胶挡圈2通过预压缩嵌在芯轴1和橡胶衬套4之间，还能起到防止灰尘、杂物进入金属关节轴承。

很显然，在不脱离本发明所述原理的前提下，作出的若干改进或修饰都应视为本发明的保护范围。